基于石墨烯的被動調(diào)Q Nd:YAG人眼安全激光器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于石墨締的被動調(diào)QNchYAG人眼安全激光器，屬固態(tài)激光技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 1444皿波長的激光有著多種重要的應(yīng)用。首先，1444皿屬于人眼安全范圍的波 長，因此在眼部治療醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用。此波長對水有一個消光系數(shù)，因此1. 4ym激光 在大氣科學試驗中起重要的作用。另外，1.4ym激光在通信、工業(yè)、軍事領(lǐng)域中同樣有重要 的應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，連續(xù)波、被動調(diào)Q、鎖模在通常研究波長如1064nm、1319nm、 946nm的Nd:YAG晶體激光器中已被報道，然而，很少有關(guān)注I. 4ym左右激光 的報道。2007年，JanSulc等人利用NchYAG作為激光晶體Qan§uk;，Pavel Ar掃tor,HelenaJellnkov掃，KarelNejezchlebandV掃clavSkoda,: "1.44-limgiant pulsegeneration",Proc.SPIE6451,SolidStateLasersXVI:Technologyand Devices, 64511H(2007))，產(chǎn)生1444皿連續(xù)激光，然后使用Co:ML0作為可飽和吸收體進行 被動調(diào)Q，得到最大平均輸出功率為l〇7mw，脈沖重復(fù)頻率2. 4KHZ的激光輸出，該功率輸出 比較低，遠達不到實際應(yīng)用中所需的功率要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明提出了一種基于石墨締的被動調(diào)Q NchYAG人眼安全激光器，第一次采用石墨締作為可飽和吸收體實現(xiàn)被動調(diào)Q的1444皿 NchYAG激光器。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] -種基于石墨締的被動調(diào)QNchYAG人眼安全激光器，包括累浦源、禪合透鏡組、激 光晶體、調(diào)Q器件、輸入鏡Ml、輸出鏡M2和溫度控制系統(tǒng)，累浦源位于禪合透鏡組之前，禪合 透鏡組之后由輸入鏡Ml和輸出鏡M2構(gòu)成諧振腔，諧振腔內(nèi)依次放置激光晶體和調(diào)Q器件， 激光晶體、調(diào)Q器件均置于溫度控制系統(tǒng)中W保持兩者的溫度恒定；輸入鏡Ml的輸入端面 是平面，輸出端面是凹面；輸出鏡M2的兩端面是平面，其特征在于激光晶體采用NchYAG晶 體，其兩端面鍛有對1400-1450皿、808皿波長的光透過率為T> 99. 8 %的高透膜；輸入鏡 Ml的平面鍛有對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜，凹面鍛有對1400-1450nm波長的光高反、 對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜；輸出鏡M2入射面鍛有對1444nm波長透過率為T> 95% 的介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡相對的內(nèi)面都鍛有對946nm、1064nm和1319nm波長的透射率 T> 95%的介質(zhì)膜W抑制強大的競爭福射；調(diào)Q器件是由5-7層石墨締組成的可飽和吸收 體作為被動調(diào)Q器件。
[0007] 上述輸入鏡Ml、輸出鏡M2可W用介質(zhì)薄膜來代替，具體方法為在激光晶體的前面 介質(zhì)薄膜上鍛有和輸入鏡Ml前后兩面相同的光的介質(zhì)膜，在調(diào)Q器件的后面的介質(zhì)薄膜上 鍛有和輸出鏡M2上相應(yīng)波長的光的介質(zhì)膜，W取代輸入鏡Ml和輸出鏡M2的作用。
[0008] 所述的激光晶體NchYAG欽的滲雜濃度為0.05-at.%至3.0-at.%。其長度為 0. 5mm至30mm。
[0009] 所述的被動調(diào)Q器件在激光器用于連續(xù)運轉(zhuǎn)時則不使用調(diào)Q器件。
[0010] 所述的累浦源是808nm光纖禪合輸出的半導體激光器。
[0011] 本發(fā)明激光器中激光晶體采用NchYAG晶體，它具有價格相對便宜，能夠獲得大尺 寸高質(zhì)量晶體的特點。常用的為1%滲雜的晶體。該晶體吸收光譜較寬，運使得增益高、闊 值低，特別適合高功率LD累浦運轉(zhuǎn)。同時運種晶體具有高的機械強度，良好的導熱性能。
[0012] 本發(fā)明激光器中采用的可飽和吸收體即多層石墨締作為被動調(diào)Q器件，它有高的 損傷闊值，低損耗，超快載流子動力等優(yōu)點，運些優(yōu)點使其成為一種很有潛力的可飽和吸收 體，對本發(fā)明激光器的各種性能具有極大的提高，【背景技術(shù)】中介紹的激光器最大輸出功率 只有107mw，本發(fā)明的激光器在累浦功率為23. 7W時最大輸出功率輸出可達411mW，由比較 可知本發(fā)明激光器遠遠大于【背景技術(shù)】中報道的激光器的最大輸出功率。
[0013] 本發(fā)明激光器輸出的1444nm激光屬于人眼安全范圍的波長，因此在眼部治療醫(yī) 療領(lǐng)域有重要應(yīng)用。此波長對水有一個消光系數(shù)，因此1. 4ym激光在大氣科學試驗中起重 要的作用。另外，1. 4ym激光在通信、工業(yè)、軍事領(lǐng)域中同樣有重要的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 其中：1、累浦源，2、禪合透鏡組，3、輸入鏡Ml，4、激光晶體，5、調(diào)Q器件，6、輸 [001引 出鏡M2。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不限于此。
[001引 實施例1 :
[0019] 本發(fā)明實施例1如圖1所示，一種基于石墨締的被動調(diào)QNchYAG人眼安全激光器， 包括累浦源1、禪合透鏡組2、激光晶體4、調(diào)Q器件5、輸入鏡Ml、輸出鏡M2和溫度控制系 統(tǒng)，累浦源1位于禪合透鏡組2之前，禪合透鏡組2之后由輸入鏡Ml和輸出鏡M2構(gòu)成諧振 腔，諧振腔內(nèi)依次放置激光晶體4和調(diào)Q器件5,激光晶體4、調(diào)Q器件5均置于溫度控制 系統(tǒng)中W保持兩者的溫度恒定；輸入鏡Ml的輸入端面是平面，輸出端面是凹面；輸出鏡M2 的兩端面是平面，其特征在于激光晶體4采用Nd:YAG晶體，其兩端面鍛有對1400-1450nm、 808nm波長的光透過率為T= 99. 8 %的高透膜；輸入鏡Ml的平面鍛有對808nm波長的光高 透的介質(zhì)膜，凹面鍛有對1400-1450nm波長的光高反、對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜；輸 出鏡M2入射面鍛有對1444nm波長透過率為T= 95%的介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡相對的內(nèi) 面都鍛有對946nm、1064nm和1319nm波長的透射率T= 95%的介質(zhì)膜W抑制強大的競爭福 射；調(diào)Q器件5是由5層石墨締組成的可飽和吸收體作為被動調(diào)Q器件。
[0020] 所述的激光晶體Nd:YAG欽的滲雜濃度為0. 5-at. %。其長度為30mm。
[0021] 所述的累浦源是808nm光纖禪合輸出的半導體激光器，其輸出功率為23. 7W，激光 器最大輸出功率輸出可達411mW。
[002引 實施例2 :
[0023] 一種基于石墨締的被動調(diào)QNchYAG人眼安全激光器，包括累浦源1、禪合透鏡組 2、激光晶體4、調(diào)Q器件5、輸入鏡Ml、輸出鏡M2和溫度控制系統(tǒng)，累浦源1位于禪合透鏡 組2之前，禪合透鏡組2之后由輸入鏡Ml和輸出鏡M2構(gòu)成諧振腔，諧振腔內(nèi)依次放置激 光晶體4和調(diào)Q器件5,激光晶體4、調(diào)Q器件5均置于溫度控制系統(tǒng)中W保持兩者的溫度 恒定；輸入鏡Ml的輸入端面是平面，輸出端面是凹面；輸出鏡M2的兩端面是平面，其特征 在于激光晶體4采用NchYAG晶體，其兩端面鍛有對1400-1450皿、808皿波長的光透過率 為T= 99. 9%的高透膜；輸入鏡Ml的平面鍛有對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜，凹面鍛 有對1400-1450nm波長的光高反、對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜；輸出鏡M2入射面鍛有 對1444皿波長透過率為了 = 96%的介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡相對的內(nèi)面都鍛有對946皿、 1064皿和1319皿波長的透射率T= 96%的介質(zhì)膜W抑制強大的競爭福射；調(diào)Q器件是由 6層石墨締組成的可飽和吸收體作為被動調(diào)Q器件。
[0024] 所述的激光晶體Nd:YAG欽的滲雜濃度為1. 0-at. %。其長度為25mm。
[00巧]所述的累浦源是808nm光纖禪合輸出的半導體激光器。
[002引 實施例3 :
[0027] 和實施例1相同，只是輸出鏡M2入射面鍛有對1444皿波長透過率為T= 97%的 介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡Ml、M2相對的內(nèi)面都鍛有對946nm、1064nm和1319nm波長的透射 率T= 97%的介質(zhì)膜W抑制強大的競爭福射；調(diào)Q器件是由7層石墨締組成的可飽和吸收 體作為被動調(diào)Q器件。
[002引所述的激光晶體Nd:YAG欽的滲雜濃度為1. 5-at. %。其長度為20mm。
[002引 實施例4 :
[0030] 和實施例2相同，只是只是輸出鏡M2入射面鍛有對1444皿波長透過率為T= 98%的介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡Ml、M2相對的內(nèi)面都鍛有對946皿、1064皿和1319皿波長 的透射率T= 98%的介質(zhì)膜W抑制強大的競爭福射；調(diào)Q器件是由5層石墨締組成的可飽 和吸收體作為被動調(diào)Q器件。
[003。 所述的激光晶體Nd:YAG欽的滲雜濃度為2. 0-at. %。其長度為18mm。
【主權(quán)項】
1. 一種基于石墨烯的被動調(diào)Q NchYAG人眼安全激光器，包括栗浦源、耦合透鏡組、激 光晶體、調(diào)Q器件、輸入鏡Ml、輸出鏡M2和溫度控制系統(tǒng)，栗浦源位于耦合透鏡組之前，耦合 透鏡組之后由輸入鏡Ml和輸出鏡M2構(gòu)成諧振腔，諧振腔內(nèi)依次放置激光晶體和調(diào)Q器件， 激光晶體、調(diào)Q器件均置于溫度控制系統(tǒng)中以保持兩者的溫度恒定；輸入鏡Ml的輸入端面 是平面，輸出端面是凹面；輸出鏡M2的兩端面是平面，其特征在于激光晶體采用NchYAG晶 體，其兩端面鍍有對1400-145011111、80811111波長的光透過率為1'彡99.8%的高透膜 ；輸入鏡 Ml的平面鍍有對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜，凹面鍍有對1400-1450nm波長的光高反、 對808nm波長的光高透的介質(zhì)膜；輸出鏡M2入射面鍍有對1444nm波長透過率為T多95% 的介質(zhì)膜；輸入和輸出兩鏡相對的內(nèi)面都鍍有對946nm、1064nm和1319nm波長的透射率 T多95%的介質(zhì)膜以抑制強大的競爭輻射；調(diào)Q器件是由5-7層石墨烯組成的可飽和吸收 體作為被動調(diào)Q器件。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的被動調(diào)Q NchYAG人眼安全激光器，其特征 在于所述的激光晶體Nd: YAG釹的摻雜濃度為0. 05-at. %至3. O-at. %，其長度為0. 5mm至 30mm〇3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯的被動調(diào)Q Nd: YAG人眼安全激光器，其特征在 于所述的栗浦源是808nm光纖耦合輸出的半導體激光器。
【專利摘要】基于石墨烯的被動調(diào)Q？Nd:YAG人眼安全激光器，屬固態(tài)激光技術(shù)領(lǐng)域。包括泵浦源、諧振腔等，諧振腔內(nèi)放置激光晶體、調(diào)Q器件，由溫度控制系統(tǒng)對激光晶體和調(diào)Q器件保持恒溫，其特征在于利用Nd:YAG晶體的特定增益譜線產(chǎn)生1444nm波長激光，用可飽和吸收體石墨烯對其進行被動調(diào)Q；激光晶體、輸入鏡M1、輸出鏡M2鍍有能輸出所需波長的介質(zhì)膜。本發(fā)明是首次使用石墨烯作為被動調(diào)Q？Nd:YAG人眼安全激光器的可飽和吸收體。在泵浦功率為23.7W時，最大平均輸出功率、最小脈寬、脈沖重復(fù)頻率和單脈沖能量分別是411mW、560ns、85KHz和4.83μJ。本發(fā)明中產(chǎn)生的1444nm激光是人眼安全波長，在眼部醫(yī)療領(lǐng)域有重要應(yīng)用。另外，還可用于天文、工業(yè)、通信，軍事等領(lǐng)域。
【IPC分類】H01S3/08, H01S3/11
【公開號】CN105140771
【申請?zhí)枴緾N201510418225
【發(fā)明人】李平, 敦洋洋, 張華年, 宋騰
【申請人】山東大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月16日